Quemado del combustible (burnup)

El quemado, o burnup, es la energía térmica extraída de una cantidad de combustible antes de descargarla, y se expresa en gigavatios-día por tonelada de uranio, GWd/tU. Un elemento combustible que estuvo tres o cuatro ciclos en el núcleo de un reactor de agua liviana sale hoy con 50 a 60 GWd/tU: cada tonelada de uranio produjo el equivalente a 60 días de un reactor de 1.000 MW térmicos. Los reactores de segunda generación fueron diseñados para unos 40 GWd/tU y hoy superan los 60 con el mismo tipo de combustible mejorado; la industria apunta a 70.

El quemado está atado al enriquecimiento. Para que el combustible siga siendo reactivo después de más tiempo en el núcleo tiene que entrar con más uranio-235: el pasaje de 40 a más de 60 GWd/tU vino acompañado de enriquecimientos que subieron de alrededor del 3,25 % al 5 %, que es el máximo que manejan hoy las plantas de fabricación de combustible convencionales. Por eso los diseños que apuntan a quemados mayores necesitan también autorizar enriquecimientos por encima del 5 %.

No todos los reactores juegan el mismo juego. El CANDU y los demás reactores de agua pesada queman uranio natural: su combustible ronda los 7,5 GWd/t, no permanece mucho tiempo en el núcleo y se repone en marcha, haz por haz. El EPR, en el otro extremo, se diseñó para 65 GWd/t. Un quemado mayor significa menos elementos que comprar, transportar y almacenar por cada kilovatio-hora, pero cada elemento descargado sale más caliente y más radiactivo: la NRC llama combustible de quemado alto al que pasa de unos 45 GWd/tU y evaluó por separado su comportamiento en el almacenamiento en seco.